激光熔覆制备SiC/Ni基复合涂层及其耐冲蚀性能

采用激光熔覆技术在45#钢表面分别制备了Ni60A涂层及SiC/Ni60A复合涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对涂层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,在激光作用下,SiC由于具有较小的生成热容易溶解在合金涂层中。熔覆层的物相主要由γ(Ni-Cr-Fe)固溶体及Fe7C3,Fe0.79C0.12Si0.09等化合物组成。在固溶强化、第二相强化及细晶强化的共同作用下,SiC/Ni60A涂层的抗冲蚀性能显著提高,涂层的显微硬度也明显增加。     

Y2O3对40Cr钢激光熔覆层组织性能影响

研究了Y2O3对40Cr钢表面激光熔覆镍基合金层显微组织、相结构以及性能的影响.结果表明,加入Y2O3的镍基激光熔覆层显微组织细小、均匀,且不出现微裂纹.熔覆层形成的物相有γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr2B、Fe2Be相等.与纯镍基熔覆层相比,加入Y2O3的镍基熔覆层显微硬度、耐磨性和耐蚀性均有较大程度提高.     

半导体激光熔覆Co/B4C复合材料的研究

采用3 kW半导体激光在45#基体上激光熔覆Co/B4C复合材料, 并研究了B4C含量对熔覆层裂纹、组织和硬度的影响规律, 获得了最佳的B4C含量。结果表明, B4C含量从w(B4C)＝1.0 %增加到w(B4C)＝2.0％时, 熔覆层无裂纹和气孔等缺陷, B4C达w(B4C)＝3.0%时, 熔覆层出现裂纹; 熔覆层与基体呈冶金结合, 呈致密均匀的枝晶组织, 枝晶组织随B4C含量增加逐渐细化; 随着B4C含量的增加, 熔覆层的显微硬度由无B4C的HV0.2 400提高到约HV0.2 900, 强化效果显著。     

CeO2对镍基碳化钨激光熔覆层性能的影响

研究了不同激光功率条件下不同含量的氧化铈对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层宏观质量、显微组织及熔覆层横截面硬度的影响。CeO2的掺入均能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的相组织得到细化,裂纹大大减少,宏观质量得到显著改善。随稀土氧化物加入量的增加,稀土的细晶变质作用效果更加明显。当CeO2的含量为0.16wt%时,熔覆层的硬度达到最大约为900HV0.3～1300HV0.3,裂纹基本消失。激光功率对熔覆层的宏观质量、显微硬度及微观组织均有影响,当激光功率低于1.5kW时,难以得到连续光滑的熔覆层;当激光功率高于2.0kW时,熔覆层的晶粒长大,硬度明显降低。     

激光熔覆复合涂层组织性能研究

研究了TC4合金表面激光熔覆WC-12Co/NiCrAlY复合涂层后熔覆层的组织结构、显微硬度、熔覆层深度等。实验结果表明,激光熔覆层在组织结构上分为熔化区、结合区、热影响区。由于涂层中不同部位成分、温度分布及冷却速度不同使初生相呈树枝状、块状、花瓣状及颗粒状等几种形态;实现了涂层与基体的良好冶金结合,熔覆层最高硬度可达1100 HV。利用SEM观察、显微硬度测试等分析手段,研究了激光功率、扫描速度、涂层成分、涂层厚度对熔覆层的显微硬度、熔覆层深度影响。结果表明:在其它条件不变时,随着能量密度的增加,熔覆层的显微硬度下降;随着涂层成分中WC-12Co相对含量的增加,熔覆层的硬度增加,但熔覆层的深度减小;激光能量密度大小对熔覆层中熔化区的深度有较大影响;随着涂层厚度的增加,熔化区的深度在减小。     

不锈钢表面激光熔覆研究

在不锈钢表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层,得到消除了宏观裂纹和孔洞的熔覆层,熔覆层和基体呈冶金结合.其显微组织主要由Fe-Ni合金、WC及Fe2C所组成,由于WC颗粒的存在使显微硬度相对基体有显著提高.     

激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究

运用 5kWCO2 连续激光器在 16Mn钢表面激光熔覆镍基B4 C金属陶瓷层 (NB4 C)和镍基SiC金属陶瓷层(NSiC) ,研究了两种激光熔覆层的组织、结构、显微硬度及滑动磨损特性 ,并用激光熔覆镍基合金层 (Ni6 0 )进行了滑动磨损对比试验。结果表明 ,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成 ,NB4 C熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Ni,Fe) ,(Cr,Fe) 7C3,CrB ,Ni3B ,Fe2 B ,Fe2 3(C ,B) 6 和B4 C等 ,NSiC熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Fe,Ni) ,(Cr,Fe) 7C3,Cr2 3C6 和 (Cr ,Si) 3Ni3Si等。三种激光熔覆层的显微硬度及耐滑动磨损性能由高到低的顺序为 :NB4 C→NSiC→Ni6 0。     

表面激光熔覆对体育器材硬度的改善北大核心CSCD

为了能够明确激光熔覆技术对体育器材硬度的改善效果,提出分别从复合涂层、层间停光时间以及激光扫描速度方面变量参数进行硬度影响分析,研究三氧化二铝含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响,多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响,激光扫描速度对熔覆层宏观形貌、相组成、显微组织、成分及硬度分布等影响。进行了理论分析和实验验证,结果表明,随熔覆层表面距离增加,激光熔覆层显微硬度会减小,器材硬度会呈现出先增加后减小趋势;第二层熔覆距离降低使第一层中硬度随距离减少而提高;通过增大扫描速度,熔覆层的组织有细化趋势,组织不均匀性得到改善,同时熔覆层厚度降低,稀释率减小,使熔覆层平均硅含量提高,显微硬度改善。     

激光熔覆镍基涂层的组织与磨损特性

利用大功率激光在1Cr18Ni9Ti表面熔覆NiCrBSi涂层,采用SEM、EDS和MM2000磨损试验机研究了不同激光功率下熔覆层的显微组织、成分及磨损特性.结果表明,熔覆层由熔覆区和结合区两部分组成,熔覆区主要有γ-(Ni,Fe)、CrB等多种相结构,呈现出树枝晶、不规则颗粒状、针状及共晶形式等多种形貌.结合区为细小柱状晶,激光功率增大,稀释率增大.熔覆层的磨损为磨粒磨损和粘着磨损共同作用的结果,磨损率分布在(2.2～2.6)×10-5 mm3/m.N之间,平均摩擦系数为0.52.激光功率增加,耐磨性下降.EDS分析表明主要元素Ni、Fe、Cr、Si在熔覆层中均匀分布.高功率激光熔覆层中,Fe含量所占比重明显增加.     

激光熔覆原位生成Ti(C_(0.3)N_(0.7))颗粒增强镍基复合熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一.利用横流式CO2连续激光器, 在半钢轧辊表面上用预置涂层的方式,制备出了含有Ti(C、N) 增强粒子的镍基熔覆层.然后用光镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针等手段对复合熔覆层中显微组织特征进行了分析,并采用光学显微硬度计对复合熔覆层的显微硬度进行了测试与分析.结果表明:TiN颗粒和石墨粉在激光熔覆过程中发生了化合反应,生成了新的颗粒状强化相Ti(C0.3N0.7).在熔覆层中,Ti(C0.3N0.7)的形貌特征多呈不规则形状,大小在0.1-5. 0μm之间.激光熔覆原位生成Ti(C0.3N0.7)颗粒增强镍基复合涂层的显微硬度达到800-900HV0.2.     

纳米SiC含量对激光熔覆镍基合金组织性能影响

采用预置式,在45^#钢基体表面,铺设0.8 mm厚度的纳米SiC增强NiFeBSi复合合金粉末。利用3 kW横流CO₂激光,熔覆不同增强比例的复合涂层。利用X射线衍射（XRD）仪,扫描电镜（SEM）、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分别对不同增强比例涂层进行微观组织、力学性能的分析及讨论。探究了纳米SiC含量对熔覆层组织性能的影响。研究结果表明,NiFeBSi+纳米SiC复合涂层具有与NiFeBSi合金涂层相似的组织形貌特征,在激光熔覆过程中纳米SiC颗粒的分解,致使γ（Fe,Ni）枝晶间上形成了多种碳化物。因此,显著提高了NiFeBSi合金涂层的硬度,并随着纳米SiC的掺入量增多,硬度提高显著。纳米SiC的加入显著地增强了熔覆层的耐磨性能,但随含量增加磨痕表面产生脆性变形和裂纹,其中NiFeBSi+w（SiC）=7%复合涂层的耐磨性能最好。     

强碳化物形成元素在激光原位合成颗粒增强涂层中的作用

不同的强碳化物形成元素对激光制备原位合成颗粒增强复合涂层具有不同的作用。向激光合金化或激光熔覆形成的高碳当量熔池中添加能与碳形成间隙相的某些强碳化物形成元素，有利于获得与基材冶金结合的、具有原位合成特征的复合碳化物颗粒增强的高耐磨复合涂层，并且它们对于增强颗粒的形核与生长发挥着各自不同的作用，其中Ti是最重要的形核元素。最终确定了强碳化物形成元素(Ti+Zr+Mo+WC)复合添加的优化方案。采用优化方案在钢和铸铁表面制备出激光原位合成颗粒增强复合涂层。这种涂层在工业生产中表现出优异的摩擦学特性，而这种技术思路在镍基表面也得到了实现。     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

铌对激光熔覆铁基原位合成颗粒增强复合涂层组织的影响

研究了单独添加不同含量的铌与复合添加铌、钛时激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点。研究表明,往FeCSiB系合金粉末中无论单独添加铌还是复合添加铌、钛均能得到成形良好、组织均匀细化、大量颗粒均匀弥散分布的熔覆层。在相同的激光熔覆条件下,复合添加铌、钛得到的熔覆层组织中颗粒的面积比例和单独添加Nb大体相当,但是复合添加得到的颗粒更为细小,数目更多。单独添加Nb时,整个熔覆层内显微硬度分布比较均匀;随着添加量的增加,平均显微硬度先下降后上升。     

ZL114A铝合金表面激光熔覆层组织及性能研究

为了增强铝合金表面硬度,应用激光表面强化技术,将按一定成分配比的3种不同厚度的Al-Y-Ni粉末熔覆ZL114A表面上,形成与基体冶金结合的熔覆层.结果表明,当预制涂层厚度为0.2 mm时,在一定激光工艺参数下,涂层硬度提高近60%.     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。     

H13钢表面激光熔覆层稀释率及强化效果研究

为了改善H13钢的表面性能,利用YLS-4000型光纤激光器在H13钢表面熔覆镍基涂层,采用正交试验法,对不同工艺下的熔覆层表面形貌、几何参量、稀释率、微观组织、显微硬度进行了检测分析。结果表明,激光功率最小而送粉速率最大时（P=1800W,v_f=1.0g/s）表面凹凸不平;激光功率和扫描速率最大时（P=2200W,v_s=25mm/s）表面出现裂纹;当稀释率η < 10%时,熔覆区平均硬度（大于800HV）为基体硬度（246HV）的3倍以上,强化效果显著;当稀释率η>25%时,熔覆区下部受熔化基体的稀释作用硬度较低;稀释率随着激光功率与扫描速率的增加而增加,随着送粉速率的增加而降低。通过调整工艺参量可获得表面平整光滑、组织致密、强化效果显著的熔覆层。     

TiO2对铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

在 4 5 #钢基底上进行了铁基合金和铁基合金加TiO2 的激光熔覆对比实验。采用渗透法观察熔覆层表面裂纹 ,利用金相显微镜和扫描电镜观察熔覆层横断面的显微组织 ,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析 ,并测试了熔覆层横断面的硬度分布和熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明 ,在一定的工艺条件下 ,添加适量的TiO2 ,可以获得成形良好、无裂纹、组织致密均匀、耐磨性好的高质量铁基激光熔覆层。适量的TiO2 可使涂层共晶体数目增多且分布均匀 ,组织细化 ,裂纹消失 ,在降低涂层裂纹敏感性的同时仍保持涂层的硬度和耐磨性不降低。TiO2 对铁基熔覆层性能改善的原因是 :适量TiO2 的加入 ,在涂层中可形成Cr13Fe35Ni13Ti7金属间化合物 ,熔覆层组织由亚共晶组织转变为性能较好的伪共晶组织 ,且由于高熔点的Ti硼化物的析出 ,提高了形核率 ,使组织颗粒细化、均匀。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。